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2014年3月27日 (木)

自動車バッテリー上がり(run-down battery)とカチカチ音

自動車バッテリー上がり(run-down battery)とカチカチ音

Time-stamp: "Sat Sep 07 07:40:45 JST 2013"

自動車のバッテリーが弱まるとエンジン始動のときに次のような症状が現わ れる。番号が大きいほど重症になる。そのうち、(2)以外の症状なら早めの バッテリー交換とする。症状で悩むことはない。バッテリーがセルモーター を回せないのは、バッテリーが悪いせいだと判断する。セルモーターの不具 合なんて聞いたことがないからである。

  1. エンジンをかける際(キーをONからSTARTにひねったとき)の音が「ブルー ン」という元気な音でなくなり、「キュルキュルキュル」のような弱々 しい音になる。
  2. キーをひねっている間(キーをONからSTARTにしているとき)は、エンジン ルームから「カチカチカチ」という音がする(エンジンの回転音はしな い)。
  3. キーをスタート(キーをONからSTARTにしている)にしてもエンジンから 「カチッ」という音が一回するだけになる(エンジンの回転音はしない)。
  4. キーをLOCKからACCやONにしても計器パネルのランプが点かない。ルーム ランプも点かない

このうち(1)の症状なら始動できる(だろう)。エンジン始動時にはセルモー ターとイグニッションコイル(点火コイル、12ボルトを高圧に変換する一種 の変圧器)の両方にバッテリーから電気が流れる。セルモーターに大電流が 流れている間はバッテリーが電圧降下する。そのためキーをSTARTからONに 戻した一瞬がいちばん点火しやすい。セルモーターへの電流が断たれること でバッテリー電圧が回復して点火プラグへかかる電圧が高くなるからであ る。電圧が高いほど点火プラグに電気火花(スパーク)が飛びやすい。

とは言うもののエンジンを適度な回転速度まで回してやる必要がある。バッ テリーが弱っていると回転速度を上げるのに時間がかかる。時間をかけすぎ るとバッテリーの電圧降下で点火しにくくなる。回転速度が遅いと点火して も散発的な爆発で連続回転(爆発)に移れない。あちら立てればこちら立たず な状況では、どこで手を打つかのトレードオフの問題になる。ほとんど運を 天にまかせることになる。イライラして立て続けに何度もキーをひねること になりやすい。

(注)トレードオフ(英: Trade-off)とは、一方を追求すれば他方を犠牲に せざるを得ないという状態・関係のことである。(注終わり)

ところで一度エンジン始動に失敗したらしばらく時間をおいて再挑戦するの がよい。人間も馬鹿力を出した後は疲れる。しばらく休憩すると体力が回復 する。バッテリーも休ませる(間合いをとる)ことで好転することが多い。切 羽詰っているときほど、ゆったり落ち着くことがかんじんである。

車両検査(車検)でバッテリー弱りを告げられることは少ない。車検だけで多 額な費用がかかる。自動車屋さんがバッテリーに不安を感じたとしても「交 換しますか」と言いだしにくい事情がある。タイヤの磨り減りのように走行 に危険を生じることではない。そもそもエンジンがかからなければ動か(け) ないので事故も起こらない。もっとも混雑した街中でエンストで動けなくな ればハタ迷惑だが、スリップ事故になることはない。交通事故を起こすかも しれない走行性能の問題を無くすことが車検の趣旨である。運転技能のヘタ で起こした事故を機械性能のせいにする言い逃れをさせないための検査であ る。エンジンのかかりにくいのはソッとしておこうになってしまう。

キーをONからSTARTにひねったとき、セルモーターが回らないでエンジン ルームからカチカチという音が出るだけの(2)の症状はとても気持ち悪い。 もし(3)のように「カチッ」が一回だけなら諦めがつく。バッテリーが弱っ ているからなんだろうと思う。そうではなくて(2)のようにキーをSTARTにし ている間は「カチカチカチ」と連続音が出るのはどうしてだろうと思う。 キー操作に反応するのだからバッテリーが悪いと言い切れない。

音が何処から出ているの分からなくて不気味である。エンジンが回らないで カチカチカチと連続音が出る理由が思い付かないからである。セルモーター が悪いのだろうかと心配になる。また、異常なカチカチ音は機械を傷めるこ とになるのではないかと気にかかる。

エンジン始動に使われるセルモーターはエンジンに対して歯車を介して回転 力を伝える。そしてエンジンが始動したならセルモーターとエンジンのつな がりを外す仕掛け(クラッチのような仕掛け)がある。セルモーターとエンジ ンがつながっているのはエンジンを始動するまでの間だけであり、エンジン がかかったらエンジンからセルモーターが切り離される。セルモーターとエ ンジンの間には電磁力によるクラッチ風の仕掛けがある。カチカチカチとい う音は、そのクラッチ仕掛けを動かす電磁石による音である。

セルモーターからエンジンに回転力を伝える際には、セルモーターの回転速 度とトルク、そしてエンジンを始動するための回転速度とトルクをマッチさ せなければならない。たぶん、セルモーターのシャフトとエンジンのシャフ トを直結(同軸)にしたのではうまくない。どうしても歯車仕掛けが必要にな る。その接続部分にクラッチ仕掛けが仕込まれている。

エンジンが始動してしまえば、エンジンはセルモーターという余分なもの (抵抗)を引きずって回ることにもなる。ならば重荷になるセルモーターをエ ンジンから切り離したほうがよい。

バッテリーの元気が良ければ、キーをONからSTARTにひねったときにセル モーターとエンジンをつなぐクラッチ仕掛けが「カチッ」と音を出す。ク ラッチ仕掛けが入ったならそれに連動する接点が閉じてセルモーターに電気 が送られて回転をはじめる。クラッチ仕掛けが入ったときのカチッ音はその 直後のセルモーターの回転音やエンジンの始動音にかき消されて聞こえな い。

バッテリーが弱ると、クラッチ仕掛けが働いてセルモーターへ電気を送る接 点が閉じるけれどバッテリーの電気パワー不足でセルモーターを回すことが できない。クラッチ仕掛けの電磁力も不足してセルモーターとエンジンの機 械的接続が外れる。

しかし、キーはSTART位置のままなので再びクラッチ仕掛けを働かそうとす る。そのためカチカチカチとクラッチ仕掛けが入ったり外れたりする。

その様子は小学校の教材にあった電池で鳴らす電鈴(ベル)の動きに似てい る。電磁石で引き付けられたハンマーがベルを叩くとハンマーに取り付けら れた電極が接点から離れて電磁石に電気が流れなくなる。ハンマーにはベル を叩く役目と電磁石への電流をオンオフする役目がある。

電鈴のハンマーはベルを叩くと接点が外れて電磁石へ電気が流れなくなる。 セルモーターのクラッチ仕掛けが入ったらその動きに連動した接点が閉じて セルモーターへ電流を流そうとする。クラッチ仕掛けとセルモーターの両方 への大電流によって電圧降下が起こりクラッチ仕掛けの電磁力が足らなくな る。やむなくクラッチ仕掛けは元に戻る。クラッチ仕掛けが外れるとセルモ ーターへの電流が断たれる。バッテリーから流れる電流が少なくなってバッ テリーが息を吹き返す。そして、キーがSTARTのままなので再びクラッチ仕 掛けが入ってセルモーターに電流を流そうとする。これが繰り返されてカチ カチカチ音となる。

バッテリーがいよいよ弱ってしまうと一回クラッチ仕掛けを動かしたらバッ テリーがバンザイしてしまう。クラッチ仕掛けの電磁石に電流が流れ続ける けれどクラッチ仕掛け自体は動か(け)ない。クラッチ仕掛けに付属するセル モーターへ電気を送るための接点が閉じないからセルモーターは回転しな い。この状態のバッテリーならルームランプを点けることは出来るだろう。

バッテリー上がりが進むとカチッ音もしなくなる。最後にはルームランプも 点かなくなる。計器パネルのランプもいっさい点かない。こうなったらバッ テリー交換しかない。何の疑問も起こらない極めて分かりやすい症状にな る。

セルモーターとバッテリーの間の電気回路にヒューズは入っていない。動か なければそのどちらかに不具合がある。壊れやすさ(寿命)で比べるとバッテ リーを疑うのがスジである。化学反応を使うバッテリーのほうが電磁力を使 うセルモーターより寿命が短かいのはいたしかたない。構造の単純なものほ ど長持ちする。

[A]カチカチ音の正体はこうです↓
マグネットスイッチ(強い電磁石)がONになる→セルモーターのピニオンギ アが飛び出てモーターに大電流が流れる→電流が足りないので回転させるに 至らず熱として消費されてしまいマグネットスイッチへの電力も足りなくな り保持できなくなる→ピニオンギアが戻ってしまう→電流が流れていた回路 が切断されるので瞬間的に電圧が回復する→マグネットスイッチがONにな る、、、というループを素早く繰り返します。で、何度もトライしている と、そのうちマグネットスイッチすらONにできなくなりカチカチ音もでなく なってきます。(引用終わり)
  • セルモーター - Wikipedia -
セルモーター(和製英語、英: starter motor)は、自動車や発電機などで 使われる内燃機関(エンジン)を始動させるためのモーター(電動機)であ る。セルモーターが内燃機関の初期的な回転を発生させ、その回転をもと に、内燃機関が燃焼による自力での回転を開始する。セルモーターという名 前は、バッテリー(電池)を意味するセル (cell) に由来するという説と、 セルフスターターモーター (self starter motor) の略であるという説があ る。
自動車の場合はエンジンの出力軸にはリングギアという大歯車があり、セル モーターの小歯車(ピニオン)を噛み合わせている。ピニオンはソレノイド アクチュエータによって軸方向にスライドし、モーターのスイッチが入れら れた際にのみリングギアに噛み合うようになっている。オートバイの場合は トルク伝達経路にスタータークラッチと呼ばれるワンウェイクラッチを設け てエンジン運転中の回転がセルモーターに伝達しない機構となっている。
セルモーターはエンジンの始動時にのみ利用される装置であり、走行中は車 体特性に不利な影響を及ぼす重量物としてフォーミュラカーやオートバイ競 技専用車などでは搭載されない場合が多い。
一般用途のオートバイや発電機などのうち、排気量が小さなエンジンでは人 力でも始動が比較的容易であることから、セルモーターを採用せずにキック スターターやリコイルスターターといった、より軽量で低コストな始動装置 を採用している場合も多い。(引用終わり)
バッテリーの消耗は徐々に進むので、なかなか実感できません。かといっ て、放っておくと、ある日バッテリーが突然寿命を迎えてエンジンがかから なくなる恐れがあります。そこで、バッテリーの寿命のサインとして、車の バッテリーが消耗したとき、車に起こる症状について紹介します。
エンジンをかける際に「キュルキュルキュル」というセルモーターの回転音 がしますが、この「キュル、キュル」の音の間隔が長くなってきたら要注意 です。(バッテリーが上がると、カチカチという音がしてエンジンがかから なくなります。)
消耗したバッテリーを使い続けると、ある日突然エンジンがかからなくなり ます。エンジンをかけるとき、セルモーターが回らず「カチカチカチカチ」 という音がします。カチカチ音がしたら、もうエンジンはかかりません。他 車のバッテリーとブースターケーブルでつないでエンジン始動させるか、 バッテリーを充電、もしくは交換してください。
バッテリーの消耗(放電)がひどいときはカチカチ音もしません。キーをON にしてもメーターパネルの警告等が一切点灯しないこともあります。ここま でくるとブースターケーブルを使っても、エンジンがかからない恐れがあり ます。(引用終わり)

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